Kiel Elektronika Laboro

Bazaj Semikonduktaĵoj

Superrigardo

Moderna teknologio ebligas danke al klaso de materialoj nomitaj semikonductores. Ĉiuj aktivaj komponantoj, integritaj cirkvitoj, mikrokipetoj, transistoroj, same kiel multaj sentiloj estas konstruitaj per semikonduktilaj materialoj. Dum silicio estas la plej uzata kaj plej konata semikonduktila materialo uzita en elektroniko, ampleksa gamo de semikonduktiloj estas uzata inkluzive de Germanio, Gallium Arsenide, Silicon Carbide, kaj ankaŭ organikaj semikonduktiloj. Ĉiu materialo alportas iujn avantaĝojn al la tablo kiel kosto / rendimento, alta rapida operacio, alta temperaturo aŭ la dezirata respondo al signalo.

Semikonductores

Kion faras semikonduktaĵoj tiel utila estas la kapablo por precize kontroli iliajn elektrajn proprietojn kaj konduton dum la fabrikado. Semikonduktaj propraĵoj estas kontrolitaj per aldono de malgrandaj kvantoj de malpurecoj en la duonkondukilo per procezo nomata dopado, kun malsamaj impurecoj kaj koncentriĝoj produktantaj malsamajn efikojn. Per kontrolado de la dopado, la maniero, kiel elektra fluo moviĝas per duonkondiĉo, povas esti kontrolita.

En tipa konduktoro, kiel kupro, elektronoj portas la aktualan kaj agas kiel la zorgŝarganto. En duonkondiĉoj ambaŭ elektronoj kaj "truoj", foresto de elektrono, agas kiel ŝarĝaj portantoj. Per kontrolado de la dopado de la duonkonduktilo, la konduktiveco, kaj la akuza portanto povas esti adaptita por esti aŭ elektrono aŭ truo bazita.

Estas du tipoj de dopado, N-tipo, kaj P-tipo. N-tipaj dopantoj, tipe fosforo aŭ arsénico, havas kvin elektronojn, kiuj kiam aldonita al duonkonduktilo provizas ekstran liberan elektronon. Pro tio, ke elektronoj havas negativan ŝarĝon, materialo dopita de ĉi tiu maniero nomiĝas N-tipo. Dopantoj de tipo P, kiel boro kaj galio, havas nur tri elektronojn, kiuj rezultas sen manko de elektrono en la semikonduktila kristalo, efektive kreante truon aŭ pozitivan ŝarĝon, do la nomo P-tipo. Ambaŭ N-tipo kaj P-tipo dopants, eĉ en minutaj kvantoj, faros duonkonduktilon deca kondukilo. Tamen, N-tipo kaj P-tipo-duonkondiĉoj ne estas tre specialaj de si mem, estante nur decaj ŝoforoj. Tamen, kiam vi metas ilin en kontakton kun unu la alian, formante PN-interligon, vi ricevas tre malsamajn kaj tre utilajn kondutojn.

La PN-Junta Diodo

PN-kuna parto, kontraste kun ĉiu materialo aparte, ne agas kiel konduktoro. Prefere ol permesi flui fluon en ambaŭ direktoj, PN-interligo nur permesas flui fluo en unu direkto, kreante bazan diodo. Apliki streĉiĝon trans PN-interŝanĝo en la antaŭa direkto (antaŭa antaŭdiro) helpas la elektronojn en la N-tipo regiono kombini kun la truoj en la P-tipo regiono. Provante reverti la fluon de nuna (reversa prezo) tra la diodo fortigas la elektronojn kaj truojn aparte, kiuj malhelpas la fluon trans la kruciĝon. Kombinanta PN-kunaĵojn en aliaj manieroj malfermas la pordojn al aliaj duonkonduktilaj komponantoj, kiel ekzemple la transistoro.

Transistoroj

Baza transistoro estas farita el la kombinaĵo de la kuniĝo de tri N-tipo kaj P-tipoj materialoj anstataŭ la du uzitaj en diodo. Kombinanta ĉi tiujn materialojn produktas la NPN kaj PNP-transistorojn, kiuj estas konataj kiel bipolar kunfluaj transistoroj aŭ BJTs. La centro, aŭ bazo, regiono BJT permesas al la transistoro funkcii kiel ŝaltilo aŭ amplifilo.

Dum NPN kaj PNP-transistoroj povas aspekti kiel du diodoj metitaj reen al dorso, kiuj blokus ĉiujn fluojn de fluo en ambaŭ direktoj. Kiam la centra tavolo estas antaŭenpaŝita tiel ke malgranda fluo tra la centra tavolo, la propraĵoj de la diodo formitaj kun la centra tavoloŝanĝo permesas ke multe pli granda fluo trans la tuta aparato. Ĉi tiu konduto donas transistoron la kapablon amplifi malgrandajn fluojn kaj agi kiel ŝaltilo igante nuna fonto sur aŭ ekstere.

Vario de tipoj de transistoroj kaj aliaj duonkonduktilaj aparatoj povas esti faritaj per kombinado de kombinaĵoj en diversaj vojoj, de antaŭitaj specialaj funkciaj transistoroj al kontrolitaj diodoj. La jenaj estas nur kelkaj el la komponantoj faritaj de zorgaj kombinaĵoj de PN-kunsidoj.

Sentiloj

Krom la nuna kontrolo, kiun la semikonduktaĵoj permesas, ili ankaŭ havas proprietojn, kiuj faras efikajn sensorojn. Ili povas esti faritaj por esti sentemaj al ŝanĝoj en temperaturo, premo kaj lumo. Ŝanĝo en rezisto estas la plej ofta speco de respondo por duone kondukta sentilo. Kelkaj el la specoj de sensiloj, kiujn ebligas per semikonduktaĵoj, estas listigitaj sube.